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弓高

发布时间:2023-10-02 22:07:09

弓高

弓高是指组成弓形的弧的中点到组成弓形的弦的垂线段。(注意:弓高是指一条“垂线段”而不是这条垂线段的长)

如图,在弧AB与弦AB组成的弓形(实线部分)中,M为弧AB的中点,过点M作MH⊥AB交AB于点H,则垂线段MH为弓形AB的高,即弓形AB的弓高。

弓高定义

弓高是指组成弓形的弧的中点到组成弓形的弦的垂线段。

弓高性质

一、唯一性:弓形只有一条唯一确定的弓高。

证明:根据弓高的定义,因为弧有唯一确定的中点,且过直线外一点有且只有一条直线与已知直线垂直,故从弧的中点引弦的垂线段也是唯一确定的。

二、弓高是组成弓形的弧上所有点到弦的垂线段中最长的。

证明:设弓形AB,弧AB上一动点P,及弦∠APB为定值α,△ABP的面积为S,底边AB上的高为PH。

由正弦定理得:

,又

,其中

α和AB长为定值,即

由弦长定理(弦长积定理)得,当PA=PB时,

达到最大值,即当P为弧AB的中点时,PH达到最大值。

根据弓高的定义可知,此时PH即为弓高。故原命题得证。

三、弓高所在的直线经过弓形所在的圆的圆心。

证明:如图1,MH是弓形AB的弓高。连结MA,MB。

∵M是弧AB的中点,

∴弧AM=弧BM,

∴AM=BM,

∵MH⊥AB,

∴AH=BH,

由垂径定理的逆定理可得:

直线MH经过弓形AB所在圆的圆心。

四、优弧弓的弓高大于弓形所在圆的半径,劣弧弓的弓高小于弓形所在圆的半径,半圆弓的弓高等于弓形所在圆的半径。

弓高长度计算公式

【公式一】在弓形中,设弓形所在圆的半径为

,组成弓形的弦长为

,组成弓形的弦的弦心距为

则有:

,且弓高

(当弓形为优弧弓时)或

(当弓形为劣弧弓时)。

当然,若弓形为半圆弓,直接可得

推导:同上述题设,如图2弓形中,设⊙O的半径为r,AB=a,MH=h。

延长MH,由弓高的性质三可得MH过圆心O,连结OA。

由垂径定理得

由勾股定理得:

由弓高的性质四可以得到高

(当弓形为优弧弓时)或

(当弓形为劣弧弓时)。

【公式二】若已知弓形的弧所对圆心角为θ,则:

再根据情况运用公式

计算即可。

(或已知弧所对圆周角也可直接用圆周角的余弦值和正切值计算)

弓高应用

可用与实际问题当中。

一、在排水管中,已知排水管的规格,可以将排水管中的水拟作弓形,利用水深、水位线长(即弓形的弦长)等计算一些数据(如弓高、水流量、流速),以更好地进行运水输水排水等的管理。

二、有些桥梁或大门的形状为拱形,且为其中特殊的一种——弓形。此时可以根据弓形的性质和弓高的计算方法测量计算桥梁、大门等的一些数据。

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